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基于APB总线的can控制器的设计与验证

基于APB总线的CAN控制器的设计与验证

作者：曾聪湖南大学

学位级别：硕士

can(Controller Area Network)总线是由BOSCH公司开发的一款应用于汽车电子控制器系统中实现分布式控制的局域网,其具有可靠性强、灵活性高等优点,是目前汽车工业中运用最为广泛的总线控制器之一。随着新能源汽车的快速发展,新能源汽车... 详细信息

can(Controller Area Network)总线是由BOSCH公司开发的一款应用于汽车电子控制器系统中实现分布式控制的局域网,其具有可靠性强、灵活性高等优点,是目前汽车工业中运用最为广泛的总线控制器之一。随着新能源汽车的快速发展,新能源汽车取代燃油汽车已是大势所趋,汽车行业正式进入了电动智能时代。伴随新能源汽车智能化发展,汽车内部电子单元的集成度越来越高,数据交互越来越大,传统can控制器很难满足新能源汽车对高速控制器的需求。此外,突破美国等西方国家对我国芯片技术的封锁,加快推进供应链国产化替代是我国芯片产业发展的迫切需求,因此为应对汽车智能化发展的需要,开发高性能的国产can控制器芯片具有重要意义。基于此,本文在can2.0B协议向上扩展的基础上设计出一款向下兼容can2.0B协议规范的can控制器芯片,并通过增加通信带宽的方式实现can控制器的传输速率大幅提升。首先,本文采用自顶向下的设计流程完成了can控制器的设计,can控制器与ECU之间采用适用于低功耗外设的APB总线实现通信。然后按照can控制器中的子模块执行功能的不同对相关子模块进行划分,并对各个子模块分别进行RTL代码编写。其次,通过开展UVM验证工作验证了can控制器功能的正确以及最高传输速率的提升,具体工作为:依据验证需求完成功能点的划分和验证方案的编写;利用Cadence公司的VIP(Verification IP)完成UVM验证平台的搭建和调试;最后分别编写testcase进行仿真验证,完成覆盖率的收集,对其验证结果和覆盖率报告进行分析,保证验证结果的正确性和完备性。使用DVE查看覆盖率分析报告,设计模块的代码覆盖率达到98.16%,功能覆盖率达到99.43%,经团队评审和确认,此验证结果是可靠的。通过对设计模块的UVM验证,本文设计的can控制器向下兼容can2.0B协议,并实现了协议中所有功能,配置最高传输速率可达到2Mbps,相对传统can控制器速率提升了100%,符合设计目标。

关键词： can控制器 APB UVM 验证IP

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can控制器单粒子效应测试系统的研制

中国电子科学研究院学报 2019年第4期14卷 387-392页

作者：蔡阳阳陶伟郭刚魏敬和中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214100 中国原子能科学研究院北京102488

航天器在太空中会受到单粒子效应(SEE)带来的威胁,航天用电子器件在装备前必须进行抗单粒子效应能力的测试评估。本文研制了基于STM32的can控制器单粒子效应测试系统。硬件设计上对待测器件进行单独供电,以便准确监测单粒子闩锁(SEL)效... 详细信息

航天器在太空中会受到单粒子效应(SEE)带来的威胁,航天用电子器件在装备前必须进行抗单粒子效应能力的测试评估。本文研制了基于STM32的can控制器单粒子效应测试系统。硬件设计上对待测器件进行单独供电,以便准确监测单粒子闩锁(SEL)效应;软件上,实现can控制器的动态测试,以便监测单粒子翻转效应(SEU),研究SEU的数据统计方法,并利用Labview设计上位机监测界面。试验结果表明,该测试系统可以实时全面地监测can控制器的单粒子效应,并有效地保护板上芯片的安全。

关键词： can控制器单粒子效应测试系统

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can控制器SJA1000及其应用

电子技术应用 2003年第1期29卷 66-69页

作者：韩党群西安航空技术高等专科学校电气工程系 710077

介绍can控制器SJA1000的特点、内部结构以及SJA1000的寄存器结构及地址分配;can协议通信格式。并以独立can控制器SJA1000为例,结合can协议说明了一种通用型can总线的开发与设计。

关键词： can控制器应用 can总线 SJA1000 寄存器结构

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can控制器MCU芯片的设计和开发

CAN控制器MCU芯片的设计和开发

作者：张世军电子科技大学

学位级别：硕士

can,是“Controller Area Network”的简称,即控制器局域网,是国际上使用最广泛的现场总线之一。起初can被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制装置设备间交换信息,形成了汽车电子控制网络。由于can总线拥有很高的实时性... 详细信息

can,是“Controller Area Network”的简称,即控制器局域网,是国际上使用最广泛的现场总线之一。起初can被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制装置设备间交换信息,形成了汽车电子控制网络。由于can总线拥有很高的实时性能,因此can已经在汽车工业、工业控制、航空工业等领域中得到了广泛使用[1]。并且在1993年can成为了国际标准ISO11519(低速应用)和ISO11898(高速应用)。本文以集成can控制器模块的MCU为研究课题,重点研究了can总线协议的关键技术,用RTL语言设计了can控制器模块并采用BOSCH标准测试平台对can控制器功能进行了完整的功能测试和性能测试。在完成can控制器设计的基础上,本MCU芯片还集成了ARM Cortex M3和其他功能模块,成为了一款高性能低价格的通用MCU芯片。本文详细介绍了该MCU芯片的设计和开发全流程,包括前端产品规格定义,RTL代码和芯片实现,和后端综合优化,布局布线,DFT/STA,ECO修改网表,到TYPEOUT流片,样片返回上测试机器进行样片测试,直至测试完成到工厂大规模生产等流程。主要研究内容分为以下部分。第一部分:介绍了can协议的产生背景,功能特点和当前国内外研究及发展现状,并阐述了本课题的研究目的和意义;第二部分:简述can协议的基本特性,如何利用多种帧格式进行报文传输,传输过程中的同步机制,以及错误检测和处理方法。结合can协议的阐述,定义了can控制器模块的功能框图和接口时序,设计了控制状态寄存器,完成了can控制器模块的逻辑设计和验证;第三部分:根据产品规格书,确定了MCU的芯片架构,存储空间和中断分配等,嵌入can控制器模块,形成了一个独立的can控制器MCU芯片;第四部分:MCU全流程开发介绍:包括预研阶段的MCU规格定义,前端RTL代码和芯片集成,RTL功能仿真,后端综合优化,Conformal检查,布局布线,DFT实现和DFT向量生成,STA时序分析,芯片网表带时序功能后仿真,ECO修改网表,到TYPEOUT流片。待工厂样片返回然后上测试机器进行样片测试,直至测试完成到工厂大规模生产。第五部分:芯片上MCU评估板,进行onboard测试,包括can功能原型验证和其他功能。

关键词： can协议国际标准ISO11898 can控制器 MCU芯片 MCU开发流程芯片测试

2407的can控制器在电动汽车驱动系统中的应用

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电气自动化 2004年第1期26卷 35-37页

作者：赵峰夏超英陈骥天津大学天津300072

介绍can总线的主要功能与特点,TMS320LF2407的can控制器模块以及在电动汽车电机控制系统中的应用;进行了can总线与电机控制芯片TMS320LF2407的软、硬件设计。

关键词：电动汽车驱动系统 can控制器 can总线现场总线

关于can控制器SJA1000新特性的一些应用

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电子技术（上海） 2000年第11期27卷 57-59页

作者：刘正权许维胜岳继光萧蕴诗同济大学电气工程系上海200092

Philips公司推出的新的can协议控制器SJA10 0 0近年来得到了广泛的应用。与它的早期产品PCA82C2 0 0相比 ,SJA10 0 0有两种工作模式 :Basiccan模式和Pelican模式。在Peli can模式中增添了许多新的功能。文中就如何利用其中的错误分析和... 详细信息

Philips公司推出的新的can协议控制器SJA10 0 0近年来得到了广泛的应用。与它的早期产品PCA82C2 0 0相比 ,SJA10 0 0有两种工作模式 :Basiccan模式和Pelican模式。在Peli can模式中增添了许多新的功能。文中就如何利用其中的错误分析和自我测试两种新功能去设计调试can通信电路进行了探讨 ,并给出了相关的程序框图和代码。

关键词： can控制器 Basiccan模式 Pelican模式 SJA1000

实时操作系统Vx Works环境下can控制器驱动程序的设计

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北京交通大学学报 2005年第2期29卷 81-84页

作者：谢火明唐涛北京交通大学电子信息工程学院北京100044

在简要分析ATP车载设备三取二硬件结构后,重点论述了VxWorks环境下can总线控制器的驱动程序设计方法及其具体实现,并且分析了两种驱动实现方式的优缺点.

关键词： VxWorks can控制器实时操作系统驱动程序环境 can总线控制器程序设计方法硬件结构车载设备三取二 ATP 优缺点

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基于FPGA的can控制器设计与验证

基于FPGA的CAN控制器设计与验证

作者：刘沙杭电子科技大学

学位级别：硕士

can总线(Controller Area Network)是一个可以实现分布式控制的局域网,同时也是一个多主的串行通信网络,它被广泛的应用于各种分布式控制系统中。can总线协议的最大特点之一是其取消了对节点地址和通信模块的编码,进而在理论上可以使CA... 详细信息

can总线(Controller Area Network)是一个可以实现分布式控制的局域网,同时也是一个多主的串行通信网络,它被广泛的应用于各种分布式控制系统中。can总线协议的最大特点之一是其取消了对节点地址和通信模块的编码,进而在理论上可以使can节点的数量达到无数个,因此,can总线具有很高的可靠性、灵活性和实时性。本论文主要的研究内容是基于FPGA完成一个can控制器设计。为了证明设计的正确性,在完成can控制器设计后采用UVM验证方法学对其各项功能进行了仿真和验证,并进一步将can控制器集成到一个SoC系统中进行实用性的测试。全文介绍了can2.0协议的历史发展背景和应用方向,分析对比了国内外研究情况,进一步阐述了开展对can总线控制系统进行研究应用的积极意义。为完成设计目标,研究了can总线相关协议,并在文中对重要部分进行了介绍,对can总线的特点、帧结构、位时序、同步的规律、进行报文发送的判断机制、进行报文接收的波长过滤、遇到错误时进行处理的规律等开展了全面的分析。介绍了UVM验证方法学、FPGA及其优势。研究完成了can控制器的设计,阐述了其模块组成,整体原理框图以及各模块功能。对can控制器中的CPI模块中的各设计进行了详细介绍。can控制器的仿真与验证中,首先基于Vivado软件对can控制器进行仿真,随后基于UVM对can控制器中的各模块功能进行了详细验证。对can控制器的功能进行了验证,以证明其达到了预期的功能。在完成验证后,还搭建了包含所设计的can控制器的SoC系统,并基于FPGA开发板完成了can控制器测试。最后将FPGA板通过杜邦线与维特智能公司开发的USB-can相关的组件在进行连接时的状态进行实验,对can控制器在开展实验中的状态进行了研究。

关键词： can控制器 can总线 FPGA UVM

基于32位RISC CPU内核的can控制器设计与验证

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基于32位RISC CPU内核的CAN控制器设计与验证

作者：马汉清西安电子科技大学

学位级别：硕士

现场总线技术因其分散化、网络化的结构和设备智能化的特点,节省了硬件上的开销、安装成本和空间,同时更便于硬件设备的维护,使不同厂家硬件的兼容性也得到了提升,改善了系统的抗干扰能力,因而在世界上许多汽车厂家得到了广泛应用。控... 详细信息

现场总线技术因其分散化、网络化的结构和设备智能化的特点,节省了硬件上的开销、安装成本和空间,同时更便于硬件设备的维护,使不同厂家硬件的兼容性也得到了提升,改善了系统的抗干扰能力,因而在世界上许多汽车厂家得到了广泛应用。控制器局域网(can)就属于现场总线技术范畴,现已被广泛应用于汽车通讯和控制系统中,并可支持多节点、多主控同时发送。传统can通信通常是在板级电路上通过MCU和独立的can控制器构成通信节点,而板级分立式系统相比于片上系统,在实时传输性和可靠性等方面均有一定差距。为了改善这一点,本文基于MIPS指令集的RISC CPU,研究片内can控制器的设计及FPGA实现。基于对主流can2.0B总线协议的研究分析,本文采用“自顶向下”的方法划分出can控制器的硬件电路结构,主要包括接口管理、收发缓冲器、位时序控制、位流处理控制、验收滤波及错误管理等模块,并使用Verilog HDL硬件描述语言完成can控制器各模块电路的设计。然后以Wishbone为SoC片上总线,按照Wishbone协议实现MIPS的Wishbone接口、指令和数据存储器,并基于Ubuntu搭建MIPS交叉编译环境。最终针对所搭建的MIPS CPU软硬件环境,进一步复用之前的can控制器和UART等IP,实现具有can的SoC系统。设计完成之后,首先使用Verilog为can控制器搭建仿真环境进行功能验证,然后基于Altera的FPGA开发板为SoC实现Nor Flash和SDRAM控制器,从而使用板上Nor Flash和SDRAM芯片作为片外存储。通过Altera的Quartus II编译整个SoC系统并把生成的FPGA配置文件下载到FPGA芯片中,最终在FPGA中实现一个具有can功能的片上系统,并与市面上的can控制器进行通信验证。验证结果表明,所设计的can控制器可以与市面的can兼容通信,设计的SoC软硬件环境工作正常,can控制器达到设计要求。本文通过采用片上集成的方法优化了板级独立can控制器的工作稳定性和实时性,使用Wishbone总线增强了can控制器的可移植性和SoC系统的可扩展性,搭建的FPGA验证环境可为其他项目提供参考和借鉴,因而本设计具有良好的发展前景和工程应用价值。

关键词： can控制器 Wishbone总线 CPU 片上系统现场可编程门阵列